dossier AGRICULTURA DE PRECISIÓN^

Viticultura de precisión, integraciónde sensores en vendimiadoras

Con un sensor inductivo podemos conocer la capacidad de trabajo de la máquina y su eficiencia

Desde hace casi un año, la empresa Intrac, Bodegas Torresy el Laboratorio de Propiedades Físicas y TécnicasAvanzadas en Agroalimentación, perteneciente a laUniversidad Politécnica de Madrid, están trabajando en laimplantación de sensores de calidad y de rendimiento envendimiadoras. EI principal objetivo es generar unaherramienta para éstas, que permita incrementar el nivel deinformación y de datos que afectan a la producción ycalidad final de la uva para mejorar el manejo del cultivo.

Rosa Bastida González. Ingeniera agrónoma.Luis Ruiz García. Ingeniero agrónomo.

para crear mapas de fertilidad de la finca. Asimismo, se realizanobservaciones y seguimientos del ciclo fenológico del cultivo conel fin de incluir cualquier información relativa al mismo que puedainfluir en el rendimiento y calidad final de la cosecha, en la basede datos del viñedo. Estas técnicas presentan bastantes proble-mas de sesgo, ya que los puntos de muestreo se realizan en lu-gares convenientes para el recolector y se pueden sobre o subva-lorar las áreas de influencia de factores que están afectando alcultivo. Sin embargo, la viticultura de precisión puede aportar mu-cho más al agricultor y al enólogo de lo que hoy en día aporta.

^ Nuevas tecnologías aplicadasa la vendimia

Vendimiadora utilizadadurante los ensayos.

a viticultura de precisión, como aplicación de la tecnología yla filosofía de la agricultura de precisión al cultivo de la vid,es un campo poco desarrollado. Hasta ahora la mayoría delas actividades que se han realizado en este contexto se li-mitan a dividir un viñedo en cuadrículas y a efectuar en

cada una de ellas una toma de muestras relacionando posterior-mente los datos obtenidos con la posición geográfica que deter-mina el receptor de GPS. Las muestras que se toman suelen serde suelo (y en él se analizan las características físico-químicas)

La mecanización en la recolección de la uva para vinifi-cación se está imponiendo en España desde la introduc-ción de las primeras vendimiadoras a mediados de losaños noventa. Por otra parte, las técnicas informáticas,electrónicas y de comunicación que se integran en la Ila-mada "agricultura de precisión" hacen posible una ges-tión de insumos ajustada a las necesidades reales decada subparcela dentro de una parcela. Existen senso-res susceptibles de aportar información útil al viticultor(estado nutricional de la vid, incidencia de enfermeda-des, fertilidad del suelo, humedad, calidad de la uva),aunque requieren ser adaptados para poder integrarseen los monitores de rendimiento y así poder obtener losrespectivos mapas. Desde hace casi un año, la empresaIntrac, Bodegas Torres y el Laboratorio de PropiedadesFísicas y Técnicas Avanzadas en Agroalimentación(www.lpftag.upm.es), perteneciente a la Universidad Po-litécnica de Madrid, están trabajando en la implantaciónde sensores de calidad y de rendimiento en vendimiado-ras. EI principal objetivo es generar una herramienta paraéstas que permita incrementar el nivel de información yde datos que afectan a la producción y calidad final de lauva para mejorar el manejo del cultivo.

Instalación de los sensores en la máquinaEste trabajo se ha Ilevado a cabo en el marco de un proyecto

PETRI denominado "Integración de sensores de calidad de la uvaen monitores de rendimiento para vendimiadoras". Durante el pri-mer año del proyecto se han instalado tres sensores en una ven-dimiadora que trabajaba en la región del Alt Penedés (Barcelona).Los elementos que se instalaron fueron: un sensor inductivo quedetectaba la presencia de las tuercas insertas en la noria motrizde la cadena de cestillas de la máquina, un inclinómetro de dosejes (X e Y) y un sensor de temperatura NIR sin contacto.

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.,.r , , ^r ,., , , , ,Parcela Distancia N° Duración Duración Tiempo Tiempo

eVmedia en

St ( ha/h)Se = St •^e

entre líneas líneas vlraJe ( s) descarga ( s) útil (s) total ( s) ^ líneas (km/h) (ha/h)

1 2,8 27 8,6+3,9 115+29,5 3.137 3.884 0,80 7,39 2,07 1,652 2,4 14 6,27+4,5 195,5+137,8 1.693 2.153 0,78 5,56 1,33 1,043 2,4 24 6,70+3,8 98+66,5 2.928 3.356 0,87 6,04 1,45 1,264(a) 2,2 8 7,7+1,0 132+0 1.602 1.780 0,90 4,74 1,04 0,934(b) 2,2 17 5,85+2,1 333+312,5 2.859 3.607 0,79 6,47 1,42 1,125 2,6 53 12,45+10,8 210,8+105,7 10.547 13.178 0,80 5,55 1,44 1,15

La información obtenida con los trabajos de campo se puededividir en tres grupos:1) Registros de los sensores.2) Notas tomadas directamente durante los trabajos de campo.3) Ortofotos descargadas de los servicios SigPac (Sistema de

Identificación de Parcelas Agrícolas) e ICC (Institut Cartográficde Catalunya).

Apllcaciones informáticas para interpretar la informaciónSe han desarrollado dos aplicaciones informáticas que per-

miten extraer e interpretar la información recogida por los sen-sores. EI primer programa identifica el tiempo asociado a cadainicio y a cada final de línea basándose en los registros del sen-sor inductivo. Éste detecta las tuercas en la noria de cestillas,la cual únicamente se mueve cuando el conductor de la máqui-na activa de forma manual el sistema de vendimia. De esta ma-nera es posible determinar los períodos en que dicho sistemade vendimia está funcionando y, por consiguiente, se puedenidentificar las líneas de cultivo. Además, la cadena de cestillas(que recogen las uvas arrancadas de la cepa) se mueve de for-ma sincronizada con la velocidad de avance de la máquina, porlo que esta información también puede utilizarse para determi-nar la velocidad instantánea de la vendimiadora, así como ladistancia cubierta durante un determinado período de tiempo(figura 1).

EI segundo programa (Parcela virtual) crea un mapa virtual dela parcela vendimiada utilizando la longitud de las líneas (calcula-da utilizando los tiempos de trabajo y la velocidad de la máquina)y la distancia entre ellas (marco de plantación). EI programa per-mite realizar un promedio de los datos obtenidos a lo largo de unalínea. Además es posible cargar sobre dicha parcela virtual cadauna de las variables medidas con los sensores como si fuerandistintas capas de información que se van superponiendo.

Y abarca valores de 0 a 900 en el gráfico de la izquierda (sin pro-mediar), mientras que el rango de este mismo eje para el gráficode la derecha va desde 0 a 90 únicamente (datos promediados

.,

^ ^ r.^ ^• .^- . ^•

Velocidad de las cestillas. Todos los datos

45

3.5 i

3

2.5 h

zF

OS

z ee ®

17000 2000 J000 4000 5000 6000

Tiempo fsegundosl

Datos recogidos e interpretadosEn el cuadro I podemos observar el número de líneas, así

como el tiempo dedicado a virajes y descargas. Con estos datospodemos calcular la capacidad de trabajo teórica (St) y efectiva(Se). Un importante resultado del análisis de estos datos es quela capacidad de trabajo teórica está comprendida entre 1,07 y2,04, mientras que las capacidades de trabajo reales permane-cen entre 0,93 y 1,65. Estos valores son altos y revelan un buencomportamiento de la máquina.

La información que se obtiene de la utilización del programaParcela virtual se representa en una serie de mapas de color, to-dos ellos con una forma aproximada a la parcela real.

Los dos primeros gráficos ( flgura 2) muestran la localizaciónde los datos a lo largo de una línea, así como el número de regis-tros promediados cada 10 m. Es importante destacar cómo el eje

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cada 10 m). EI gráfico de la derecha indica que los valores de re-gistros promediados para 10 m más frecuentes están entre 1 y 2.Este hecho revela que la frecuencia de muestreo no alcanza el va-lor esperado y debería incrementarse hasta 5 Hz (máximo posiblecon el sistema de registro de datos actual) con el fin de obteneruna medida cada 2 m.

La ñgura 3 muestra un mapa de velocidad de trabajo en el cuallos valores varían entre 2-4 km/h al comienzo de las líneas, al-canzando los 6 km/h en la zona media de la línea. Asimismo, enesta figura también se muestra el mapa de temperaturas de laparcela, en el cual algunas zonas, como el centro de la parcela ylas líneas que aparecen en el borde izquierdo del gráfico, tienentemperaturas mucho más altas que el resto. Las diferencias detemperatura en esta parcela se deben, seguramente, al efecto dela radiación solar que incide más directamente sobre racimos deplantas con poco desarrollo de hojas y en viñas de los laterales dela parcela (figura 4). La pendiente longitudinal aparece represen-

.,

^ .r. r• ^ ^ ^ ^ ^ ^- ^^ ^r ^. ^ r ^•

^

Mapa de velocidad fkm/hl Incremento de temperatura (°Cl

ao aos

so a so

-_ aao ^ ,a . .^`,ti, z ao

10 15 20

Inclinación transversal (°1

zo

ao

so

80

zo

ao

so

80

tada como bandas de colores alternos. Esto se debe a que exis-ten signos contrarios en los registros de inclinación de la máqui-na en las idas con respecto a las vueltas (a la ida subía una pen-diente, a la vuelta la bajaba). Estos datos podrían utilizarsejuntocon la ortofoto de la parcela para construir una representación delviñedo en 3D.

Otro ejemplo de variación de temperatura es el que apareceen la figura 5. Se trata de un viñedo que comenzó a recogerse aprimera hora de la mañana pero tan sólo se cosechó durante me-dia hora y hubo que parar a causa del rocío. Una hora más tarde,la uva estaba más seca y se pudo continuar con la vendimia. La fi-gura muestra cómo se produjo un calentamiento del viñedo mien-tras se paró el trabajo.

^ nclusiones

La principal conclusión extraída de los trabajos de este año esque es posible conocer la capacidad de trabajo de la máquina y sueficiencia utilizando únicamente un sensor inductivo. Además, sepueden obtener mapas virtuales de las parcelas vendimiadas yen ellos se puede georreferenciar información con la ayuda de lasortofotos. Es necesario utilizar una antena GPS para conocer entodo momento la posición de la vendimiadora. Estos datos secompararán con los obtenidos por medio del sensor inductivopara corregir problemas en la identificación de finales de línea.

Con el fin de incrementar el número de datos recogidos y acer-carnos a un sistema de información planta a planta, se va a au-mentar la frecuencia de muestreo a 5 Hz.

Los viñedos analizados muestran gran variedad en sus carac-terísticas topográficas (pendientes transversal y longitudinal); elconocimiento de este aspecto ha sido posible gracias al uso deun inclinómetro que funcionaba mientras la máquina realizaba sutrabajo. Además, la medida de la temperatura de la uva es una im-portante información que, junto con los datos topográficos, per-mitirá desarrollar un patrón de cada parcela con vistas a identifi-car zonas de erosión, ya que muestra aquellas partes de la mis-ma en que las cepas están menos desarrolladas. La temperaturade los racimos también muestra variaciones relacionadas con pa-trones espaciales que indican recursos importantes para el culti-vo, más relevantes que la pendiente del terreno. Este aspecto seestudiará con más profundidad en las próximas campañas.

A pesar del alto grado de innovación y de las ventajas que su-pone la monitorización de la vendimia mecanizada, ya se han de-tectado nuevas necesidades, entre otras, la obtención de infor-

mación acerca del contenido en azúcaresdel mosto y de un conocimiento más preci-so del rendimiento del cultivo. Desde hacetiempo se ha especulado sobre la posibili-dad de aplicar los refractómetros en lasmáquinas vendimiadorasjunto a otras tec-nologías del ámbito de la agricultura deprecisión (GPS, GIS, células de carga, mo-nitorde rendimiento, etc.). Su uso haría po-sible trazar mapas de °Brix y mapas de ren-dimiento de los viñedos, ejerciendo a pos-teriori una viticultura diferencial a cadazona de la parcela ('terroir' o'pago'). EIcontrol que se podría ejercer sobre videsindividuales sería mucho mayor que el ac-tual, lo que repercutiría también en la cali-dad del vino final. n

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